Докладчик

Цель работы

Цель данной работы — изучение принципов технологий Ethernet и Fast Ethernet и практическое освоение методик оценки работоспособности сети, построенной на базе технологии Fast Ethernet.

Задание

Требуется оценить работоспособность 100-мегабитной сети Fast Ethernet в соответствии с первой и второй моделями. Конфигурации сети приведены.

Конфигурация сети

Задание

Топология сети представлена.

Топология сети

Теоретическое введение

Технология Ethernet является одной из наиболее распространённых технологий локальных вычислительных сетей. Первые версии Ethernet были предложены в 1980 году компаниями DEC, Intel и Xerox (DIX), а позже легли в основу стандарта IEEE 802.3. Первоначально в качестве среды передачи данных использовался только коаксиальный кабель, однако с развитием стандарта стало возможным применение витой пары и оптоволокна.

Теоретическое введение

В обозначениях Ethernet (например, 10BASE2, 100BASE-TX) первый элемент указывает скорость передачи данных в Мбит/с, второй — тип передачи (BASE означает немодулированную передачу), а третий — тип среды передачи или длину кабеля. Например:

• T, TX, T2, T4 — витая пара;

• FX, FL, SX, LX — оптоволокно;

• CX — твинаксиальный кабель.

Теоретическое введение

В основе работы Ethernet используется метод множественного доступа с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий — CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Его работа заключается в том, что:

• перед передачей узлы проверяют отсутствие сигнала в линии;

• при коллизии передача прекращается, а повторная попытка выполняется через случайный промежуток времени;

• минимальная длина кадра гарантирует возможность обнаружения коллизий;

• между кадрами выдерживается межкадровый интервал (IPG).

Теоретическое введение

Ключевые понятия:

• Домен коллизий — группа узлов, связанных общей средой передачи.

• Диаметр домена коллизий — расстояние между наиболее удалёнными устройствами.

• Битовый интервал — время передачи одного бита (при 10 Мбит/с равен 0,1 мкс, при 100 Мбит/с — 0,01 мкс).

Теоретическое введение

Технология Fast Ethernet (IEEE 802.3u) стала важным этапом в развитии сетей, обеспечив десятикратное увеличение скорости передачи данных (100 Мбит/с) при сохранении формата кадра и принципов работы протокола доступа к среде. Для передачи данных применяются следующие варианты среды:

• 100BASE-TX, 100BASE-T4 — витая пара;

• 100BASE-FX, 100BASE-SX — оптоволоконный кабель.

Выполнение лабораторной работы

Для начала выполнения лабораторной работы представим все таблицы которые нам понадобятся для оценки работоспособности 100-мегабитной сети Fast Ethernet в соответствии с первой и второй моделями.

Выполнение лабораторной работы

Предельно допустимый диаметр домена коллизий в Fast Ethernet:

Предельно допустимый диаметр домена коллизий в Fast Ethernet

Выполнение лабораторной работы

Временные задержки компонентов сети Fast Ethernet:

Временные задержки компонентов сети Fast Ethernet

Выполнение лабораторной работы

Время двойного оборота сети:

Время двойного оборота сети

Выполнение лабораторной работы

Теперь оценим работоспособность 100-мегабитной сети Fast Ethernet в соответствии с первой моделью, которая выглядит следующим образом:

1. Записать длины всех сегментов сети (кабелей).

2. Проверить:

• витая пара (100BASE-TX, T4) ≤ 100 м;

• оптоволокно (100BASE-FX) ≤ 412 м;

• кабель MII ≤ 0,5 м.

Выполнение лабораторной работы

3. Определить тип и количество повторителей:

• класс I → допускается только 1 в домене коллизий;

• класс II → допускается максимум 2.

4. Посчитать диаметр домена коллизий = сумма длин сегментов между самыми удалёнными устройствами.

Выполнение лабораторной работы

5. Сравнить полученный диаметр с допустимым значением временных задержек компонентов сети Fast Ethernet.

6. Если все условия выполняются → сеть удовлетворяет первой модели.

Выполнение лабораторной работы

Для каждого из вариантов сети проделаем эти действия.

Рассмотрим вариант 1. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Мы видим, что все сегменты меньше или равны 100м. Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Теперь посчитаем диаметр коллизий, то есть длинну сегментов между самыми удаленными устройствами. Мы видим, что самыми удаленными устройствами являются узел 1 и узел 4 или узел 5. Складываем все сегменты между этими устройствами: 96+5+97=198, что меньше чем 205, то есть сеть работоспособна в соответствии с моделью 1.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 2. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Мы видим, что все сегменты меньше или равны 100м. Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Теперь посчитаем диаметр коллизий, то есть длинну сегментов между самыми удаленными устройствами. Мы видим, что самыми удаленными устройствами являются узел 1 и узел 5. Складываем все сегменты между этими устройствами: 95+90+98=283, что больше чем 205, то есть сеть не работоспособна в соответствии с моделью 1.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 3. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Мы видим, что все сегменты меньше или равны 100м. Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Теперь посчитаем диаметр коллизий, то есть длинну сегментов между самыми удаленными устройствами. Мы видим, что самыми удаленными устройствами являются узел 2 и узел 5. Складываем все сегменты между этими устройствами: 95+5+100=200, что меньше чем 205, то есть сеть работоспособна в соответствии с моделью 1.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 4. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Мы видим, что все сегменты меньше или равны 100м. Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Теперь посчитаем диаметр коллизий, то есть длинну сегментов между самыми удаленными устройствами. Мы видим, что самыми удаленными устройствами являются узел 4 и узел 5. Складываем все сегменты между этими устройствами: 90+80=170, что меньше чем 205, то есть сеть работоспособна в соответствии с моделью 1.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 5. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Мы видим, что все сегменты меньше или равны 100м. Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Теперь посчитаем диаметр коллизий, то есть длинну сегментов между самыми удаленными устройствами. Мы видим, что самыми удаленными устройствами являются узел 2 и узел 5. Складываем все сегменты между этими устройствами: 95+15+100=210, что больше чем 205, то есть сеть не работоспособна в соответствии с моделью 1.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 6. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Мы видим, что все сегменты меньше или равны 100м. Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Теперь посчитаем диаметр коллизий, то есть длинну сегментов между самыми удаленными устройствами. Мы видим, что самыми удаленными устройствами являются узел 2 и узел 5. Складываем все сегменты между этими устройствами: 98+9+100=207, что больше чем 205, то есть сеть не работоспособна в соответствии с моделью 1.

Выполнение лабораторной работы

В итоге мы получаем таблицу, где вариант 1,3,4, а остальные нет.

Итоговая таблица по моделью 1

Выполнение лабораторной работы

Теперь проверим работоспособность сети в соответствии со второй моделью, которая выглядит следующим образом:

1. Определить наихудший путь в домене коллизий (самый длинный путь между двумя узлами).

2. Для каждого сегмента:

• умножить его длину на удельное время задержки:

• витая пара кат. 5 → 1,112 би/м;

• оптоволокно → 1,0 би/м;

• кат. 3 и 4 → 1,14 би/м.

Выполнение лабораторной работы

3. Добавить задержки оборудования:

• пара терминалов TX/FX = 100 би;

• повторитель класса I = 140 би;

• повторитель класса II = 92 би.

4. Сложить все задержки сегментов, повторителей и терминалов.

Выполнение лабораторной работы

5. Прибавить запас на непредвиденные задержки = 4 би.

6. Сравнить результат с 512 би:

• если ≤ 512 би → сеть работоспособна;

• если > 512 би → сеть не работает по второй модели.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 1. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Находим наихудший путь в домене коллизий: узел1->узел5. Складываем длину сегментов и умножаем на 1,112 би, чтобы найти время двойного оборота, (96+5+97)1.112=220.176, далее добавляем к этому значению 100, т.к. у нас два устройства и прибавляем 922, т.к. у нас 2 повторителя второго класса и 4 бита за непредвиденные задержки, 220.176+100+92*2+4=508.176, что меньше чем 512, то есть сеть работоспособна по моделью 2.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 2. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Находим наихудший путь в домене коллизий: узел1->узел5. Складываем длину сегментов и умножаем на 1,112 би, чтобы найти время двойного оборота, (95+90+98)1.112=314.696, далее добавляем к этому значению 100, т.к. у нас два устройства и прибавляем 922, т.к. у нас 2 повторителя второго класса и 4 бита за непредвиденные задержки, 314.696+100+92*2+4=602.696, что больше чем 512, то есть сеть не работоспособна по моделью 2.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 3. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Находим наихудший путь в домене коллизий: узел2->узел5. Складываем длину сегментов и умножаем на 1,112 би, чтобы найти время двойного оборота, (95+5+100)1.112=222.4, далее добавляем к этому значению 100, т.к. у нас два устройства и прибавляем 922, т.к. у нас 2 повторителя второго класса и 4 бита за непредвиденные задержки, 222.4+100+92*2+4=510.4, что меньше чем 512, то есть сеть работоспособна по моделью 2.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 4. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Находим наихудший путь в домене коллизий: узел4->узел5. Складываем длину сегментов и умножаем на 1,112 би, чтобы найти время двойного оборота, (90+80)*1.112=189.04, далее добавляем к этому значению 100, т.к. у нас два устройства и прибавляем 92, т.к. у нас 1 повторитель второго класса и 4 бита за непредвиденные задержки, 189.04+100+92+4=385.04, что меньше чем 512, то есть сеть работоспособна по моделью 2.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 5. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Находим наихудший путь в домене коллизий: узел2->узел5. Складываем длину сегментов и умножаем на 1,112 би, чтобы найти время двойного оборота, (95+15+100)1.112=233.52, далее добавляем к этому значению 100, т.к. у нас два устройства и прибавляем 922, т.к. у нас 2 повторителя второго класса и 4 бита за непредвиденные задержки, 233.52+100+92*2+4=521.52, что больше чем 512, то есть сеть не работоспособна по моделью 2.

Выполнение лабораторной работы

Рассмотрим вариант 6. Все сегменты имеют вид витой пары (100BASE-TX). Присутствуют два повторителя второго класса, что допускается. Находим наихудший путь в домене коллизий: узел2->узел5. Складываем длину сегментов и умножаем на 1,112 би, чтобы найти время двойного оборота, (98+9+100)1.112=230.184, далее добавляем к этому значению 100, т.к. у нас два устройства и прибавляем 922, т.к. у нас 2 повторителя второго класса и 4 бита за непредвиденные задержки, 230.184+100+92*2+4=518.184, что больше чем 512, то есть сеть не работоспособна по моделью 2.

Выполнение лабораторной работы

В итоге мы получаем таблицу, где вариант 1,3,4, а остальные нет.

Итоговая таблица по моделью 2

Выводы

В ходе выполнения лабораторной работы №2 я изучила принципы технологий Ethernet и Fast Ethernet и практическое освоение методик оценки работоспособности сети, построенной на базе технологии Fast Ethernet.